CN101774110A - 凸面板式平焊法兰的制作工艺 - Google Patents
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本发明涉及一种凸面板式平焊法兰的制作工艺，其工艺步骤为：首先，按照需要制作的法兰成品内径制作圆柱形模具备用，然后将钢坯入炉加热；再在轧机上按照所需要制作法兰成品的厚度、宽度，以及法兰成品端面上的凸面台阶或沟槽的宽度和高度，在轧机上轧制出带有加工余量的凸面台阶或沟槽的热轧扁钢；之后通过热卷并轴向切割产生多个带错口的圆环钢圈，通过压平与焊接形成法兰毛坯，最后直接进入精加工。本发明的凸面板式平焊法兰的制作工艺，直接将带有凸面台阶或沟槽的钢坯热卷成带有圆环凸面的法兰毛坯，省去了铣圆环凸面的工序，理论上实现不浪费任何钢材资源。与平面平焊法兰相比，可节约3％-7％的原材料，降低了加工成本，具有较好的社会和经济效益。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种将钢坯制成平焊法兰的工艺技术，特别是涉及一种凸面板式平焊法兰的制作工艺。
二、背景技术：
随着经济的快速发展，我国各种液体和气体的管道输送工程应用越来越广泛，因此，平焊法兰就成了不可或缺的配套产品。目前国内平面法兰毛坯的制作方法有：1、大部分以废钢铸造、钢板切割后焊接或冷卷、圆钢锻打或圆钢锻打后热扩孔等成型，其共同缺点是：毛坯加工量大、生产效率低、劳动强度大、形不成流水线作业；2、热卷成型，对于平面平焊法兰毛坯热卷成型可以在轧制扁钢时减少加工量，提高毛坯精度。由于它是近几年的产生的新工艺，仍然存在着不足：a、由于在卷曲过程外圆受拉伸，内圆受积压，致使卷制出来法兰毛坯总是内圆厚、外圆薄，如公开号为CN 1817556A的中国发明专利“一种法兰的制作方法”其热卷的条状扁钢的横截面为矩形，在卷曲时出现内外径厚度不等现象，为下道工序乃至以后的精加工都带来麻烦，从而进一步浪费燃料资源和加大操作工序。因此为了保证外圆的加工量，必须加大毛坯整体的加工量，这就造成了加工量不能减少到最小，废料多；b、公开号为2008101412395的“平焊法兰热卷工艺”公开了通过预先将热钢坯轧制成横截面为近似等腰梯形的条状热轧扁钢板，再将条状热轧扁钢向其较窄的侧边方向做圆弧卷曲，克服了之前法兰生产工艺上存在的因拉伸或挤压造成原材料浪费、法兰毛坯精度不高、生产效率低的缺点。然而，成品的法兰需要在两相对的法兰面上设有匹配的台阶或沟槽以提高密封性，上述热卷成型技术所制成的法兰毛坯均是平面法兰毛坯，该平面法兰毛坯仍然需要增加一道工序，就是在平面端面上至少铣出一道圆环台阶或圆环沟槽，这样就增加了铣加工的工序，由于台径加工量增大导致整体毛坯加工量大，生产成本高，并且还造成加工时法兰毛坯边角料的浪费，同时预制的法兰毛坯的厚度较厚也为热卷造成一定困难。法兰毛坯加工成本的高低决定着众多法兰生产厂家的生存和发展。虽然目前的法兰热卷工艺已有很大程度的进步，但均在制作法兰毛坯与进入精加工之间还要将平面法兰端面铣出环形台阶或沟槽的工序，从而在很大程度上增加了生产成本，不利于法兰生产厂家的健康发展。
三、发明内容：
本发明是克服现有技术中平焊法兰毛坯制作技术的缺陷，提供一种凸面板式平焊法兰的制作工艺。
技术方案：
一种凸面板式平焊法兰的制作工艺，包括以下步骤：
(1)按照需要制作的法兰成品的内径制作圆柱形模具备用，或者在可调整的圆柱形模具上调出所需内径的尺寸备用；
(2)将钢坯入炉加热至1100～1200℃；
(3)将钢坯出炉，在轧机上逐次轧压出扁条状的初轧钢坯，再在轧机上安装与所需要制作法兰成品的厚度、宽度，以及法兰成品端面上的凸面台阶或沟槽的宽度和高度相应的轧辊，在轧机上轧制出带有加工余量的凸面台阶或沟槽的热轧扁钢；
(4)将轧制后的带有凸面台阶或沟槽的热轧扁钢及时送入法兰热卷机内，启动热卷机使热轧扁钢围绕圆柱形法兰模具卷制出多圈螺旋圆环钢圈；
(5)沿多圈螺旋圆环柱体纵向切割使其被分割为单个带错口的圆环钢圈；
(6)将(5)中单个独立的圆环钢圈在700℃以上放入压力机上压平后再进行冷却；
(7)对冷却后的法兰毛坯进行校圆、割口焊接及焊后校平；
(8)对焊接后法兰毛坯以及毛坯上的凸面台阶或沟槽进行精加工制成法兰成品。
所述带有凸面台阶或沟槽的热轧扁钢的横截面为近似等腰梯形的条状热轧扁钢板，在热卷时，将该条状热轧扁钢较窄一侧贴于圆柱形模具表面，使其向较窄的侧边方向做圆弧卷曲以确保被热卷后的圆环钢圈以及其上凸面台阶或沟槽等厚度。
在步骤(4)中热卷时还采用限位机构将各圆环间隔一定距离，保证彼此互不干扰。
步骤(3)中在轧机上利用调整孔型轧制出带有加工余量的凸面台阶或沟槽的热轧扁钢。
步骤(5)中用气割及时将卷制后的多圈螺旋法兰坯体进行纵向分割。
热轧的轧制温度为1150℃。
所述每个热轧扁钢在卷曲结束时，采用强力顶推装置将热轧扁钢末端按压在所述圆柱形模具表面。
所述强力顶推装置为液压顶推装置。
热卷时，卷曲温度为820～960℃。
本发明的有益效果：
1、本发明的凸面板式平焊法兰的制作工艺，在热卷前就按照要求轧制出带有凸面台阶或沟槽的钢坯，从而在热卷后形成带有圆环凸面的法兰毛坯，省去了铣圆环凸面的工序，达到在热卷生产法兰毛坯的过程中理论上实现不浪费任何钢材资源的目的。
2、通过多次试验和详细计算，采用本发明工艺轧制出来带台阶梯形的法兰毛坯与目前平面平焊法兰相比，可节约3％-7％的原材料。
3、钢坯一次性加热，，在不同的温度范围对其实施相应的加工，实现法兰的流水线作业，不仅节约工序，节约原材料，而且平整度好，成材率高，降低了加工成本，适合推广实施，具有较好的社会和经济效益。
四、附图说明：
图1是本发明凸面热轧扁钢示意图；
图2是由图1中凸面热轧扁钢热卷的螺旋钢圈示意图；
图3是图2中被切割的单个钢圈示意图；
图4是图3的单个钢圈被压平并焊接后的法兰毛坯示意图；
图5-1、图5-2、图5-3分别是具有不同凸面的法兰横截面结构示意图。
图中，标号1为带凸面台阶的热轧扁钢，1’为热卷后钢圈本体或者法兰毛坯本体，2为位于热轧扁钢上的凸面台阶，2’为热卷后钢圈上的凸面台阶，3为焊缝，4为气割装置，5’为热卷后钢圈上的沟槽。
五、具体实施方式：
实施例一：参见图1、图2、图3、图4、图5-1、图5-2，一种凸面板式平焊法兰的制作工艺，包括以下步骤：
(1)按照需要制作的法兰成品的内径制作圆柱形模具备用，或者在可调整的圆柱形模具上调出所需内径的尺寸备用；所述的圆柱形模具直径即为法兰成品内径，所述可调整模具是指特制多齿可增大缩小的圆柱形模具。
(2)将钢坯入炉加热至1100～1200℃；
(3)将钢坯出炉，在轧机上逐次(通常需要十几道轧辊)轧压出扁条状的初轧钢坯，在轧机上安装与所需要制作法兰成品的厚度、宽度，以及法兰成品端面上的凸面台阶或沟槽的宽度和高度相应的轧辊(通常是最后一至两道轧辊)。其中带有与凸面台阶或沟槽匹配的轧辊是事先按照需要制作法兰成品的厚度、宽度，以及法兰成品端面上的凸面台阶或沟槽的宽度和高度定制的，而且根据不同法兰的台阶或沟槽的不同通常需要制作相应的轧辊，相同系列内的轧辊可以通过轴向移动等方式调节台阶的宽度，不同系列的轧辊一般要通过更换对应轧辊来实现。实际上，需要在轧机上轧制出带有加工余量的凸面台阶或沟槽的热轧扁钢以满足后续精加工需要。以某一型号的凸面法兰毛坯的加工量为例：内圆厚度比法兰成品的厚度大3mm，外圆厚度(不含台高)比法兰成品的厚度大5mm，总宽度比法兰成品的总宽度大5-6mm，台宽度比法兰成品的台宽度大5-6mm。对于突面平焊法兰，由于轧制出来的扁钢是带台阶梯形扁钢，因此在平面平焊法兰的基础上又可节约3％-7％的原材料。
(4)将轧制后的带有凸面台阶或沟槽的热轧扁钢及时送入法兰热卷机内，启动热卷机使热轧扁钢围绕圆柱形法兰模具卷制出多圈螺旋圆环钢圈；
(5)沿多圈螺旋圆环柱体纵向切割使其被分割为单个带错口的圆环钢圈；
(6)将(5)中单个独立的圆环钢圈在700℃以上放入压力机上压平后再进行冷却；
(7)对冷却后的法兰毛坯进行校圆、割口焊接及焊后校平；
(8)对焊接后法兰毛坯以及毛坯上的凸面台阶或沟槽进行精加工制成法兰成品。
步骤(3)中在轧机上利用调整孔型轧制出带有加工余量的凸面台阶或沟槽的热轧扁钢。
步骤(5)中用气割及时将卷制后的多圈螺旋法兰坯体进行纵向分割。
热轧的轧制温度为1150℃。
所述每个热轧扁钢在卷曲结束时，采用强力顶推装置将热轧扁钢末端按压在所述圆柱形模具表面。
所述强力顶推装置为液压顶推装置。
热卷时，卷曲温度为820～960℃。
法兰制作工艺成本对比表
1、生产成本＝(原材料价格+毛坯加工费)×材料消耗比+机加工费-铁屑回收注：(1)、毛坯加工费含切割、卷圆、焊口、损耗等费用；
(2)、铁屑回收按1700元/吨计算。
2、法兰毛坯加工量：毛坯内径＝成品内径-5mm、毛坯外径＝成品外径+6mm、毛坯厚度＝成品厚度+4mm；
3、法兰毛坯规格：毛坯宽度＝(毛坯外径-毛坯内径)÷2
4、法兰毛坯重量＝(毛坯内径+毛坯宽度)×3.14×毛坯宽度×毛坯厚度×7.85÷1000000或(毛坯外径-毛坯宽度)×3.14×毛坯宽度×毛坯厚度×7.85÷1000000
用传统原生产工艺生产的法兰毛坯，每吨法兰成品需用1.5-1.55吨，而热卷工艺生产的法兰毛坯，每吨法兰成品需1.25-1.3吨。与传统生产工艺相比，每吨法兰成品节约原材料约300kg，凸面板式法兰毛坯比平面法兰毛坯的成品加工每吨节约原材料3％-7％。
实际上，本实施例的凸面板式平焊法兰的制作工艺不仅是节省原材料，还可以省去一道铣加工工序和相应铣刀设备，为企业节约资金投入，防止人力资源浪费。
实施例二：附图未画，意义与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同的是：所述带有凸面台阶或沟槽的热轧扁钢的横截面为近似等腰梯形的条状热轧扁钢板，在热卷时，将该条状热轧扁钢较窄一侧贴于圆柱形模具表面，使其向较窄的侧边方向做圆弧卷曲以确保被热卷后的圆环钢圈以及其上凸面台阶或沟槽等厚度。
实施例三：附图未画，意义与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同的是：在步骤(4)中热卷时还采用限位机构将各圆环间隔一定距离，保证彼此互不干扰。
Claims (9)
1.一种凸面板式平焊法兰的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照需要制作的法兰成品内径制作圆柱形模具备用，或者在可调整的圆柱形模具上调出所需法兰成品内径尺寸备用；
(2)将钢坯入炉加热至1100～1200℃；
(3)将钢坯出炉，在轧机上逐次轧压出扁条状的初轧钢坯，再在轧机上安装与所需要制作法兰成品的厚度、宽度，以及法兰成品端面上的凸面台阶或沟槽的宽度和高度相应的轧辊，在轧机上轧制出带有加工余量的凸面台阶或沟槽的热轧扁钢；
(4)将轧制后的带有凸面台阶或沟槽的热轧扁钢及时送入法兰热卷机内，启动热卷机使热轧扁钢围绕圆柱形法兰模具卷制出多圈螺旋圆环钢圈；
(5)沿多圈螺旋圆环柱体纵向切割使其被分割为单个带错口的圆环钢圈；
(6)将(5)中单个独立的圆环钢圈在700℃以上放入压力机上压平后再进行冷却；
(7)对冷却后的法兰毛坯进行校圆、割口焊接及焊后校平；
(8)对焊接后法兰毛坯以及毛坯上的凸面台阶或沟槽进行精加工制成法兰成品。
2.根据权利要求1所述的凸面板式平焊法兰的制作工艺，其特征在于，所述带有凸面台阶或沟槽的热轧扁钢的横截面为近似等腰梯形的条状热轧扁钢板，在热卷时，将该条状热轧扁钢较窄一侧贴于圆柱形模具表面，使其向较窄的侧边方向做圆弧卷曲以确保被热卷后的圆环钢圈以及其上凸面台阶或沟槽等厚度。
3.根据权利要求1所述的凸面板式平焊法兰的制作工艺，其特征在于，在步骤(4)中热卷时还采用限位机构将各圆环间隔一定距离，保证彼此互不干扰。
4.根据权利要求1所述的凸面板式平焊法兰的制作工艺，其特征在于，步骤(3)中在轧机上利用调整孔型轧制出带有加工余量的凸面台阶或沟槽的热轧扁钢。
5.根据权利要求1所述的凸面板式平焊法兰的制作工艺，其特征在于，步骤(5)中用气割及时将卷制后的多圈螺旋法兰坯体进行纵向分割。
6.根据权利要求1所述的凸面板式平焊法兰的制作工艺，其特征在于，热轧的轧制温度为1150℃。
7.根据权利要求1所述的凸面板式平焊法兰的制作工艺，其特征在于，所述每个热轧扁钢在卷曲结束时，采用强力顶推装置将热轧扁钢末端按压在所述圆柱形模具表面。
8.根据权利要求7所述的凸面板式平焊法兰的制作工艺，其特征在于，所述强力顶推装置为液压顶推装置。
9.根据权利要求1-8任一权利要求所述的凸面板式平焊法兰的制作工艺，其特征在于，热卷时，卷曲温度为820～960℃。
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